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JP3491610B2 - X線ct装置 - Google Patents

X線ct装置

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JP3491610B2
JP3491610B2 JP2000379662A JP2000379662A JP3491610B2 JP 3491610 B2 JP3491610 B2 JP 3491610B2 JP 2000379662 A JP2000379662 A JP 2000379662A JP 2000379662 A JP2000379662 A JP 2000379662A JP 3491610 B2 JP3491610 B2 JP 3491610B2
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ray
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optical axis
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正之 亀川
嘉夫 國
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Shimadzu Corp
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は産業用のX線CT装
置に関し、更に詳しくは、特に電子部品等の比較的小型
軽量の物品について、そのCT像と透視像の双方を簡単
な操作のもとに得ることのできるX線CT装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】産業用のX線CT装置においては、一般
に、その構成例を図4に模式的斜視図で示すように、X
線発生装置41に対向してそのX線光軸L上にX線検出
器42を配置し、その間に、被写体となる試料Wを保持
してX線光軸Lに直交する軸Aの回りに回転させる機能
を備えた試料ステージ43を配置した構成を採る。X線
検出器42は、ラインセンサを用いるか、あるいはエリ
アセンサを用いてそのうちのライン状に並ぶ素子の出力
のみを用いることによって実質的にラインセンサとして
機能させる。そして、試料Wを軸Aの回りに回転させつ
つ、その多数の回転角度においてX線検出器42からの
X線透視情報を採取し、ファン−パラ変換と称される変
換を行うことにより、ラインセンサまたはライン状に並
ぶ素子に対応するスライス面でスライスした試料Wの断
層像を再構成することができる。
【0003】また、試料ステージ43を軸Aに沿って移
動させ、その各移動位置において上記と同様に多数の回
転角度においてX線検出器42からのX線透視情報を採
取することによって、試料Wの軸Aに直交する任意の断
面位置における全部位、全方位のX線透過情報を得れ
ば、試料Wの軸A上の任意の位置における断層像を得る
ことができる。従来の産業用のX線CT装置は、図4に
例示したように、X線光軸が水平方向に設定され、従っ
て、試料Wの回転軸Aは鉛直に設定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に例示
したようにX線光軸Lが水平に設定されているX線CT
装置によると、試料Wを鉛直の回転軸Aの回りに回転さ
せるが故に、その回転精度を高くするうえで都合がいい
が、この装置を、X線透視装置として使用する場合、し
かも、試料がICチップ等の電子部品のように微小なも
のであって、多数の試料を一度に透視しようとすれば、
これらを別途用意された水平なテーブルないしはトレイ
上に立てて配置する必要があり、試料の固定が困難でそ
の手間もかかるという問題がある。
【0005】このような多数の小さな試料を一度に透視
することだけを考えた場合には、X線光軸を鉛直方向に
沿ったものとすれば、水平のテーブルやトレイ上に各試
料を載せるだけでよく、従って、このような用途の透視
装置にあっては、X線光軸を鉛直方向に沿った構成を採
用することが、その操作性の点において有利となる。
【0006】しかしながら、従来、このようなICチッ
プをはじめとする電子部品を多数個一度に透視する際の
操作性を損なうことなく、かつ、X線CT装置としても
機能させることのできるX線CT装置は実現されておら
ず、また、CT用の試料ステージは、比較的大きな可動
範囲が要求される透視用の試料ステージと兼用させるに
は無理がある。従って、X線CT装置を、操作性の良好
なX線透視装置として兼用させる場合には、CT用の試
料ステージが邪魔になるために除去する必要が生じる
が、CT用の試料ステージとしては、精度や剛性が必要
で取り外しを前提とした設計とすると、CT用の試料ス
テージを着脱するごとにその位置や回転面の校正作業を
必要とすることになり、この点において不便となる。
【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、CT用の試料ステージを備えたX線CT装置
で、しかもICチップをはじめとする電子部品等の比較
的小さな試料を、良好な作業性のもとに複数個一度に透
視することのできるX線CT装置の提供を目的としてい
る。
【0008】 上記の目的を達成するため、本発明のX
線CT装置は、X線発生装置とそのX線光軸上に配置さ
れたX線検出器の間に、試料を保持してX線光軸に直交
する軸の回りに回転させる機能を有する試料ステージが
配置され、その試料ステージにより試料を回転させつ
つ、複数の回転角度において試料のX線透視像を取り込
み、その複数のX線透視像を用いて試料の断層像を再構
成するX線CT装置において、上記X線光軸が鉛直方向
に沿うように上記X線発生装置、X線検出器および試料
ステージが配置されているとともに、その試料ステージ
を、X線発生装置とX線検出器の間の測定位置から、X
線発生装置のX線放射口を含み、かつ、X線光軸に直交
する平面で上下に分割される2つの空間のうち、上記X
線検出器を含まない側の空間の退避位置に移動させる退
避機構と、上記X線発生装置とX線検出器の間で、水平
の透視用試料テーブルを着脱自在に装着して3次元方向
に移動させる透視用試料ステージを備えていることによ
って特徴づけられる(請求項1)。
【0009】ここで、本発明においては、上記退避機構
が、上記試料ステージを上記測定位置と退避位置との間
で回動させる機構と、その各位置において当該試料ステ
ージの回動を規制して位置決めする機構とした構成(請
求項2)を好適に採用することができる。
【0010】本発明は、X線光軸を、透視装置として使
用する際の操作性を良好なものとすることのできる鉛直
方向に設定するとともに、透視装置として使用する際に
はCT用の試料ステージを取り外すのではなく、退避機
構により透視作業に邪魔にならない規定の退避位置に移
動させることで、所期の目的を達成しようとするもので
ある。
【0011】 すなわち、X線光軸を鉛直方向にするこ
とにより、ICチップ等の小型の試料を多数個同時に透
視する場合には、これらを水平なテーブルないしはトレ
イ上に並べて載せるだけで試料の設定を行うことがで
き、その作業性を良好なものとすることができる。そこ
で、本発明のX線CT装置においては、CT用の試料ス
テージとは別に、X線発生装置とX線検出器の間で、水
平の透視用試料テーブルを着脱自在に装着して3次元方
向に移動させる透視用試料ステージを設けるとともに、
この試料ステージの用いて試料を透視する際、CT用の
試料ステージを取り外さずに、この試料ステージを、退
避機構により、測定位置から、X線発生装置のX線放射
口を含み、かつ、X線光軸に直交する平面で上下に分割
される2つの空間のうち、X線検出器を含まない側の空
間に設定されている退避位置、つまりX線照射領域から
外れた、全く邪魔にならない位置に移動させる。これに
より、CT用の試料ステージを退避位置から測定位置に
戻したとき、その位置や姿勢を、例えば適当なストッパ
等の規制部材を設けるだけで正確に再現させることがで
き、測定変更ごとの校正作業が不要となり、また、CT
用ステージの剛性を高めるべくその重量を大きくして
も、簡単な作業によって測定位置または退避位置に位置
決めすることができる。
【0012】また、請求項2に係る発明のように、CT
用の試料ステージの退避機構として、当該試料ステージ
を測定位置と退避位置間で回動させる機構と、その2位
置のそれぞれにおいて当該試料ステージを位置決めする
機構とによって構成すると、直線的に移動させる場合に
比して、CT用の試料ステージを移動させるためのスペ
ースが少なくてすみ、設置面積を殆ど増大させることく
なく上記した作用効果を奏することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形
態の全体構成図で、機械的構成を表す模式図と、電気的
構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0014】X線発生装置1は、例えばマイクロフォー
カス型のX線管であり、X線放射口(窓)1aを鉛直上
方に向けて配置され、鉛直方向(z方向)のX線光軸L
に沿ってX線を上向きに放射する。X線発生装置1の鉛
直上方には、例えばイメージインテンシファイアと2次
元CCDからなるX線エリアセンサ2が配設されてい
る。そして、これらのX線発生装置1とX線エリアセン
サ2との間に、CT用試料ステージ3が設けられてい
る。また、このCT用試料ステージ3の上方には、透視
用試料ステージ4が設けられており、この透視用試料ス
テージ4は、それぞれに個別のモータ(図示せず)の駆
動により、着脱自在のカーボン製テーブル41をx,
y,z方向に移動させることができる。カーボン製プレ
ート41は、試料のCT像を採取する際には取り外さ
れ、透視像を採取する場合にのみ透視用試料ステージ4
に取り付けられる。
【0015】CT用試料ステージ3は、図2に外観図
を、図3には図1における矢視Aで示される正面図をそ
れぞれ模式的に示すように、先端面にICチップ等の試
料を貼着等の手段により保持するための平坦面が形成さ
れたx方向に伸びる棒状のワーク保持部材31aを、モ
ータ31bの駆動によりその軸心(x軸)の回りに回転
させる回転機構31と、その回転機構31を搭載して、
個別のモータ(図示せず)の求道により鉛直のz方向並
びに水平面上で互いに直交する2方向(xおよびy方
向)に移動させる3次元移動機構32とを主体として構
成されている。
【0016】そして、この3次元移動機構32は支持板
33の表面に固定されているとともに、その支持板33
は、その一辺部においてヒンジ機構34によりベース板
35に対してx軸の回りに回動自在に支持されている。
ベース板35からy方向に所定の距離だけ離れた位置に
は、退避用ストッパ36(図1において図示を省略)が
設けられており、CT用試料ステージ3は、この退避用
ストッパ36とベース板35の間を回動させることがで
き、試料のCT像の採取時と透視像の採取時においてい
ずれかの側に倒される。
【0017】試料のCT像を測定する場合には、図3に
実線で示すように、支持板33の裏面がベース板35の
表面に当接する側に倒される。この状態では、支持板3
3の裏面がベース板35の表面に密着し、これにより、
CT像採取時におけるCT用試料ステージ3の姿勢を含
めてその位置が常に一定の状態に位置決めされる。
【0018】一方、試料の透視像を採取する場合には、
CT用試料ステージ3は、図3に二点鎖線で示すよう
に、退避用ストッパ36側に倒される。前記したヒンジ
機構34のz方向位置は、X線発生装置1のX線放射口
1aよりも下方に位置しており、CT用試料ステージ3
を退避用ストッパ36側に倒した状態では、このCT用
試料ステージ3の全体は、X線発生装置1のX線放射口
1aを含み、かつ、X線光軸Lに直交する平面Pで上下
に分割される2つの空間のうち、X線エリアセンサ2を
含まない側の空間に位置した状態となる。
【0019】前記したX線発生装置1は、コンピュータ
51の制御下にあるX線コントロール回路52によって
駆動制御され、また、CT用試料ステージ3のワーク保
持部材31aを回転させるための試料回転用のモータ3
1bと、3次元駆動機構32bの各モータ、および、透
視用試料ステージ4の各モータについても、コンピュー
タ51の制御下にある共通のモータコントロール回路5
3によって駆動制御される。モータコントロール回路5
3の出力は、同じくコンピュータ51の制御下にあるス
イッチ54により、CT像の採取時にはCT用試料ステ
ージ3の各モータに、また、透視像の採取時には透視用
試料ステージ4の各モータに供給されるようになってい
る。CT像を採取するか、透視像を採取するかの選択
は、コンピュータ51に接続されているキーボード51
aの操作によって行われる。
【0020】X線エリアセンサ2の各画素出力は、コン
ピュータ51の制御下に置かれているスイッチ55を経
由して、アンプ56を介してCT画像再構成装置57に
取り込まれるか、あるいはキャプチャーボード58に取
り込まれる。コンピュータ51は、X線エリアセンサ2
の各画素出力をCT像の採取時においてはCT画像再構
成装置57に、透視像の採取時にはキャプチャーボード
58に取り込まれるようにスイッチ55を駆動する。C
T画像再構成装置57は、X線エリアセンサ2の各画素
出力のうち、試料のスライス方向に沿ったライン状の画
素出力を用いて試料のCT像を再構成し、その画像をコ
ンピュータ51を経由して表示モニタ59に表示する。
また、キャプチャーボード58は、X線エリアセンサ2
からの全ての画素出力をデジタル化してコンピュータ5
1に供給し、コンピュータ51ではその各画素データに
基づくX線透視像を表示モニタ59に表示する。
【0021】 以上の実施の形態の使用に当たり、装置
をX線CT装置として用いる場合、CT用試料ステージ
3を搭載した支持板33がベース板35に密着するよう
に位置決めして、キーボード51aを操作してその旨を
指示すればよい。一方、装置をX線透視装置として用い
る場合には、CT用試料ステージ3を退避用ストッパ3
6側に倒すとともに、透視用試料ステージ4にカーボン
製テーブル41を装着し、キーボード51aを操作して
その旨を指示すればよい。
【0022】本発明の実施の形態を透視装置として用い
る場合においては、CT用試料ステージ3がX線発生装
置1のX線放射口1aよりも下方に退避しているため
に、その存在が全く邪魔にならず、しかも、水平のカー
ボン製テーブル41上に試料を載せるだけでよいため、
例えばICチップ等の小さな試料を多数個一度に透視す
る等の作業が極めて容易となる。
【0023】また、透視装置として用いた後に、CT装
置として用いる場合には、CT用試料ステージ3をベー
ス板35側に回動させるだけで、その姿勢並びに位置が
一定となり、特に校正作業を行うことなく、直ちにCT
像の採取に移行することができる。
【0024】なお、以上の実施の形態においては、CT
用試料ステージ3を退避させる機構として、ヒンジ機構
34と、そのヒンジ機構34によるCT用ステージ3の
回動をCT測定位置と退避位置において規制するベース
板35および退避用ストッパ36からなる位置決め機構
によって構成し、これにより、少ない所要スペースでC
T用試料ステージ3を退避可能としたが、本発明はこれ
に限定されることなく、CT用試料ステージ3を直線運
動によって退避させる機構を採用することもできる。
【0025】また、以上の実施の形態においては、X線
発生装置1のX線放射口1aを鉛直上方に向けるととも
に、その上方にX線エリアセンサ2を配置した例を示し
たが、これらを逆転して配置した構成、つまりX線発生
装置1のX線放射口1aを鉛直下方に向け、その下方に
X線エリアセンサ2を配置した構成を採用しても、上記
と全く同等の作用効果を奏し得ることは勿論である。
【0026】 以上のように、本発明によれば、X線光
軸を鉛直方向に沿ったものとするとともに、X線発生装
置とX線検出器との間に配置されるCT用試料ステージ
を、X線発生装置のX線放射口を含む水平面により上下
に分割される2つの空間のうち、X線検出器を含まない
空間側に設定されている退避位置にまで移動させる退避
機構を備え、かつ、CT用の試料ステージとは別に、X
線発生装置とX線検出器の間で、水平の透視用試料テー
ブルを着脱自在に装着して3次元方向に移動させる透視
用試料ステージを設けているので、X線透視装置として
用いる場合、試料を透視用試料ステージに装着した水平
の透視用試料テーブル上に載せることにより、ICチッ
プ等の比較的小さな試料を多数個一度に透視することが
でき、しかもその際には、CT用試料ステージはX線検
出器を含まない上記の空間に退避しているので、X線光
軸を水平方向に沿わせた従来のX線CT装置に比して、
その作業が大幅に簡素化される。また、透視装置として
用いた後にCT装置として用いるに当たり、CT用試料
ステージを測定位置に復帰させる場合においても、CT
用試料ステージを取り外す場合に比して、校正作業を行
う必要がないなど、その復帰作業が極めて容易である。
【0027】また、CT用試料ステージの退避機構とし
て、ヒンジ機構等の回動機構と、その回動端を規制し
て、CT用試料ステージを測定位置と退避位置に位置決
めする機構を採用すれば、少ない所要スペースのもとに
上記の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の全体構成図で、機械的構
成を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併
記して示す図である。
【図2】図1におけるCT用試料ステージ3の模式的な
斜視図である。
【図3】図1におけるCT用試料ステージ3のA矢視で
示す模式的な正面図である。
【図4】従来の産業用X線CT装置の構成例を示す模式
的斜視図である。
【符号の説明】
1 X線発生装置 1a X線放射口 2 X線エリアセンサ 3 CT用試料ステージ 31 回転機構 31a ワーク保持部材 31b モータ 32 3次元移動機構 33 支持板 34 ヒンジ機構 35 ベース板 36 退避用ストッパ 4 透視用試料ステージ 41 カーボン製テーブル 51 コンピュータ 51a キーボード 52 X線コントロール回路 53 モータコントロール回路 57 CT画像再構成装置 58 キャプチャーボード 59 表示モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−249948(JP,A) 特開 昭63−307341(JP,A) 特開 昭63−181742(JP,A) 特開2001−21505(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線発生装置とそのX線光軸上に配置さ
    れたX線検出器の間に、試料を保持してX線光軸に直交
    する軸の回りに回転させる機能を有する試料ステージが
    配置され、その試料ステージにより試料を回転させつ
    つ、複数の回転角度において試料のX線透視像を取り込
    み、その複数のX線透視像を用いて試料の断層像を再構
    成するX線CT装置において、 上記X線光軸が鉛直方向に沿うように上記X線発生装
    置、X線検出器および試料ステージが配置されていると
    ともに、その試料ステージを、X線発生装置とX線検出
    器の間の測定位置から、X線発生装置のX線放射口を含
    み、かつ、X線光軸に直交する平面で上下に分割される
    2つの空間のうち、上記X線検出器を含まない側の空間
    の退避位置に移動させる退避機構と、上記X線発生装置
    とX線検出器の間で、水平の透視用試料テーブルを着脱
    自在に装着して3次元方向に移動させる透視用試料ステ
    ージを備えていることを特徴とするX線CT装置。
  2. 【請求項2】 上記退避機構が、上記試料ステージを上
    記測定位置と退避位置との間で回動させる機構と、その
    各位置において当該試料ステージの回動を規制して位置
    決めする機構であることを特徴とする請求項1に記載の
    X線CT装置。
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